服务熔断Hystrix入门

1 服务容错的核心知识

1.1 雪崩效应

在微服务架构中，一个请求需要调用多个服务是非常常见的。如客户端访问A服务，而A服务需要调用B服务，B服务需要调用C服务，由于网络原因或者自身的原因，如果B服务或C服务不能及时响应，A服务将处于阻塞状态，直到B服务C服务响应。此时如果有大量的请求涌入，容器的线程资源会被消耗完毕，导致服务瘫痪。服务和服务之间的依赖性，故障会传播，造成连锁反应，会对整个微服务系统造成灾难性的严重后果，这就是服务故障的“雪崩”效应。

雪崩效应

雪崩是系统中的蝴蝶效应，导致其发生的原因多种多样，有不合理的容量设计，或者是高并发下某一个方法响应变慢，亦或是某台机器的资源耗尽。从源头上我们无法完全杜绝雪崩源头的发生，但是雪崩的根本原因来源于服务之间的强依赖，所以我们可以提前评估，做好熔断、隔离、限流。

1.2 服务隔离

顾名思义，它是指系统按照一定的原则划分若干个服务模块，各个模块之间相互独立，无强依赖性。当有故障发生时，能将问题和影响隔离在某个模块内部，而不扩散风险，不涉及到其他模块，不影响整体的系统服务。

1.3 熔断降级

熔断，这一概念来源于电子工程中的断路器（Circuit Breaker）。在互联网系统中，当下游服务因为当问压力过大而响应变慢或失败，上游服务为了保护系统整体的可用性，可以暂时切断对下游服务的调用。这种牺牲局部，保全整体的措施就叫熔断。

熔断降级

所谓降级，就是当某个服务熔断之后，服务将不再被调用，此时客户端可以自己准备一个本地的fallback回调，返回一个缺省值。也可以理解为兜底。

1.4 服务限流

限流可以认为是服务降级的一种，限流就是限制系统的输入和输出流量来达到保护系统的目的。一般来说，系统的吞吐量是可以被测算的，为了保证系统的稳固运行，一旦到达需要限制的阈值，就需要限制流量并采取少量措施以完成限制流量的目的。比如：推迟解决、拒绝解决或者是部分拒绝解决等等。

2 Hystrix介绍

Hystrix是由Netflix公司开源的一个延迟和容错库，用于隔离访问远程系统、服务或第三方库，防止级联失败，从而提升系统的可用性和容错性。Hystrix主要通过以下的几点实现延迟和容错：
1️⃣包裹请求：使用HystrixCommand包裹对依赖的调用逻辑，每个命令在独立线程中执行。使用了设计模式中的命令模式。
2️⃣跳闸机制：当某服务的错误率超过一定的阈值时，Hystrix可以自动或者手动跳闸，停止请求该服务一段时间。
3️⃣资源隔离：Hystrix为每个依赖度维护了一个小型的线程池（或者信号量）。如果该线程池已满，发往该依赖的请求就被立即拒绝，而不是排队等待，从而加速失败判定。
4️⃣监控：Hystrix可以近乎实时的监控运行指标和配置的变化，例如成功、失败、超时、被拒绝的请求等等。
5️⃣回退机制：当请求失败、超时、被拒绝、或当断路器打开时，执行回退逻辑。回退逻辑由开发人员自行提供，例如返回一个缺省值。
6️⃣自我修复：断路器打开一段时间后，会自动进入“半开”状态。

3 Rest实现服务降级

3.1 引入Hystrix的依赖

修改部分：

<!-- 引入Hystrix依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

完整部分：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>spring_cloud_demo</artifactId>
        <groupId>org.sunxiaping</groupId>
        <version>1.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>order_service_hystrix_rest9006</artifactId>


    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.retry</groupId>
            <artifactId>spring-retry</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
        <!--   导入Eureka Client对应的坐标     -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 引入Hystrix依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
        </dependency>

    </dependencies>

</project>

3.2 在启动类上激活Hystrix

Order9006Application.java

package com.sunxiaping;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.circuitbreaker.EnableCircuitBreaker;

@SpringBootApplication
@EnableCircuitBreaker //激活Hystrix
public class Order9006Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Order9006Application.class, args);
    }
}

3.3 配置熔断处理的降级逻辑

OrderController.java

package com.sunxiaping.controller;


import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import com.sunxiaping.domain.Product;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
@RequestMapping(value = "/order")
public class OrderController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;


    /**
     * 使用注解配置熔断保护
     * fallbackMethod：配置熔断之后的降级方法
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/buy/{id}")
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "orderFallBack")
    public Product buy(@PathVariable(value = "id") Long id) {

        Product product = restTemplate.getForObject("http://service-product/product/findById/" + id, Product.class);

        return product;
    }

    /**
     * 降级方法
     * 和需要受到保护的方法的返回值一致
     * 和需要受到保护的方法的参数列表一致
     *
     * @param id
     * @return
     */
    public Product orderFallBack(Long id) {
        Product product = new Product();
        product.setId(-1L);
        product.setProductName("熔断:降级");
        return product;
    }
}

3.4 配置默认的降级逻辑

OrderController.java

package com.sunxiaping.controller;


import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.DefaultProperties;
import com.sunxiaping.domain.Product;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
@RequestMapping(value = "/order")
@DefaultProperties(defaultFallback = "defaultFallBack")
public class OrderController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;


    /**
     * 使用注解配置熔断保护
     * fallbackMethod：配置熔断之后的降级方法
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/buy/{id}")
//    @HystrixCommand(fallbackMethod = "orderFallBack")
    public Product buy(@PathVariable(value = "id") Long id) {

        Product product = restTemplate.getForObject("http://service-product/product/findById/" + id, Product.class);

        return product;
    }

    /**
     * 降级方法
     * 和需要受到保护的方法的返回值一致
     * 和需要受到保护的方法的参数列表一致
     *
     * @param id
     * @return
     */
    public Product orderFallBack(Long id) {
        Product product = new Product();
        product.setId(-1L);
        product.setProductName("熔断:降级");
        return product;
    }
    
    /**
     * 指定统一的降级方法
     * 参数：没有参数
     *
     * @return
     */
    public Product defaultFallBack() {
        Product product = new Product();
        product.setProductName("触发统一的降级方法");
        return product;
    }

}

3.5 超时设置

Hystrix的默认超时时间为1秒，我们可以通过如下的配置修改默认的超时设置：

hystrix:
    command:
      default:
        execution:
          isolation:
            thread:
              timeoutInMilliseconds: 6000 # 默认的连接超时时间为1秒，如果1秒没有返回数据，就自动触发降级逻辑

当然，也可以在使用@HystrixCommand注解时配置超时设置：

package com.sunxiaping.order.controller;


import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixProperty;
import com.sunxiaping.order.domain.Product;
import lombok.var;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
@RequestMapping(value = "/order")
public class OrderController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;


    /**
     * 使用OrderCommand调用远程远程服务
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/buy/{id}")
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "orderFallback", commandProperties = {
            @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "3000")
    })
    public Product buy(@PathVariable(value = "id") Long id) {
        return restTemplate.getForObject("http://service-product/product/findById/" + id, Product.class);
    }


    public Product orderFallback() {
        var product = new Product();
        product.setId(Long.MAX_VALUE);
        product.setProductName("熔断降级啦");
        
        return product;
    }

}

4 Feign实现服务降级

Spring Cloud Feign默认已经为Feign整合了Hystrix，所以添加Feign依赖后不用再添加Hystrix。feign中的hystrix默认是关闭的，需要在配置文件中开启。

4.1 引入OpenFeign的依赖

修改部分：

<!-- openfeign -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

完整部分：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>spring_cloud_demo</artifactId>
        <groupId>org.sunxiaping</groupId>
        <version>1.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>order-service-hystrix_feign9007</artifactId>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.retry</groupId>
            <artifactId>spring-retry</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
        <!--   导入Eureka Client对应的坐标     -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- openfeign -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

4.2 修改application.yml在Feign中开启Hystrix

application.yml

feign:
  hystrix: # 开启Feign中的Hystrix
    enabled: true

4.3 自定义Feign接口的实现类，这个实现类就是熔断触发的降级逻辑

ProductFeignClientCallBack.java

package com.sunxiaping.feign.impl;

import com.sunxiaping.domain.Product;
import com.sunxiaping.feign.ProductFeignClient;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 自定义Feign接口的实现类
 */
@Component
public class ProductFeignClientCallBack implements ProductFeignClient {
    @Override
    public Product findById(Long id) {
        Product product = new Product();
        product.setProductName("熔断降级了");
        return product;
    }
}

4.4 修改Feign接口添加降级方法的支持

原先的Feign接口：

package com.sunxiaping.feign;

import com.sunxiaping.domain.Product;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

@FeignClient(value = "service-product")
public interface ProductFeignClient {

    @GetMapping(value = "/product/findById/{id}")
    Product findById(@PathVariable(value = "id") Long id);

}

修改Feign接口添加降级方法的支持：

package com.sunxiaping.feign;

import com.sunxiaping.domain.Product;
import com.sunxiaping.feign.impl.ProductFeignClientCallBack;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

@FeignClient(value = "service-product",fallback = ProductFeignClientCallBack.class)
public interface ProductFeignClient {

    @GetMapping(value = "/product/findById/{id}")
    Product findById(@PathVariable(value = "id") Long id);

}